Energy IQ: o que é uma célula de combustível de óxido sólido e como funcionam as células de combustível

Cummins solid oxide fuel cells

20 de julho de 1969 pode não soar imediatamente um sino, mas e se fôssemos dar-lhe uma dica dizendo a palavra "Apollo?"

Sim, essa foi a data em que os humanos desembarcaram na lua pela primeira vez como parte da missão Apollo 11. A maioria de nós lembra-se de detalhes como as imagens de astronautas na superfície da lua, e a reação de Neil Armstrong, "esse é um pequeno passo para [um] homem, um gigantesco salto para a humanidade". No entanto, muitos não sabem como a espaçonave obteve sua energia elétrica por meio desta missão histórica.

As células de combustível foram a resposta da NASA a esse desafio, já que a espaçonave Apollo carregava três células a combustível de hidrogênio para fornecer eletricidade para todos os equipamentos. Cada um desses módulos de célula de combustível tinha 31 células de combustível individuais empilhadas juntas 1 .

Mais de 50 anos depois, as células de combustível hoje são usadas em uma variedade de aplicações que vão desde veículos até data centers. Vamos nos concentrar em células de combustível de óxido sólido e responder a quatro perguntas comuns para aumentar o seu QI de energia.

Pergunta n º 1: o que é uma célula de combustível de óxido sólido?

Simplificando, todas as células de combustível são conversores de energia; eles convertem a energia de uma forma para outra . Mais especificamente, as células de combustível convertem a energia química armazenada no combustível em energia elétrica e térmica (calor), sem a necessidade de combustão. Os motores e as usinas de energia também convertem a energia de uma forma para outra, mas dependem da combustão, o que reduz a eficiência geral da conversão de energia.

As células de combustível de óxido sólido são um dos muitos tipos de células de combustível e produzem eletricidade, água, calor e pequenas quantidades de dióxido de carbono usando o gás natural como combustível.

Pergunta n º 2: como funciona uma célula de combustível de óxido sólido?

A eletricidade é o movimento dos elétrons, e todos os elementos (hidrogênio, oxigênio e outros) têm números variados de elétrons.

Solid Oxide Fuel Cells - Electricity
Células de combustível de óxido sólido produzem eletricidade, movimento de elétrons.

Uma célula de combustível de óxido sólido utiliza o movimento de elétrons e gera eletricidade em algumas etapas básicas.

  1. O gás natural passa por um processo de reforma do vapor. Essa reação química produz hidrogênio (H2), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) e vapor (H2O). Haverá algum gás natural não reformado deixado na mistura, bem.
  2. A mistura de elementos do reformador entra na célula de combustível no lado do anode. Enquanto isso, o ar (incluindo o oxigênio) entra na célula de combustível no lado cádico.
  3. O oxigênio no ar combina com elétrons livres para formar íons de óxido no cátodo. Os íons de óxido com elétrons livres viajam do cátodo até o ânodo através do eletrólito.
  4. No anode, os íons de óxido reagem com água de formação de hidrogênio (vapor) e com monóxido de carbono (CO) formando dióxido de carbono (CO2).
  5. Reações cobertas na etapa #4 liberam elétrons livres. Esses elétrons livres viajam para o Cathode através do circuito elétrico externo, produzindo eletricidade.

Pergunta n º 3: quais são as diferenças entre as células de combustível de óxido sólido e de membrana de troca de prótons?

as células de combustível de membrana de troca de prótons (PEM) , também conhecidas como células de combustível de hidrogênio e células de combustível de óxido sólido compartilham os mesmos princípios operacionais básicos ainda têm muitas diferenças. Aqui estão duas dessas diferenças impactando como essas tecnologias estão sendo usadas atualmente.

Types of fuel cells
Comparação de quatro tipos principais de células de combustível.
  • Combustível: as células de combustível PEM usam hidrogênio puro (H2) como combustível. Enquanto isso, as células de combustível de óxido sólido podem usar combustíveis de hidrocarbonetos como gás natural, metano e propano para produzir eletricidade.
  • Tamanho: enquanto uma única célula de uma célula de combustível PEM e uma célula de combustível de óxido sólido não diferem significativamente em tamanho, a diferença de tamanho entra em jogo quando um módulo de célula de combustível é montado em conjunto. Um módulo de célula de combustível PEM típico seria menor do que um módulo de célula de combustível de óxido sólido. Isso torna as células de combustível PEM um bom candidato para aplicações de transporte que vão de caminhões e ônibus para trens e barcos.

Pergunta n º 4: por que precisamos de células de combustível de óxido sólido?

Os benefícios das células de combustível de óxido sólido variam dependendo da aplicação, mas dois benefícios permanecem consistentes entre aplicações.

  1. Alta eficiência fornece benefícios ambientais e financeiros: a eficiência elétrica de células de combustível de óxido sólido alcança até 60% 2 . Isso significa que 60% da energia armazenada no combustível é convertida em energia elétrica útil. Isso é muito mais alto do que a eficiência das usinas a carvão. Além disso, o uso de excesso de calor produzido pela célula de combustível para fins de aquecimento em uma aplicação de cogeração aumentará ainda mais a eficiência geral em mais de 80%. Além disso, uma vez que as células de combustível podem ser localizadas localmente, elas eliminam as ineficiências associadas às perdas de distribuição de grandes centrais elétricas centrais.

    Essa alta eficiência fornece benefícios financeiros e minimiza a pegada ambiental, uma vez que as células de combustível de óxido sólido comumente usam gás natural como combustível em comparação com usinas de energia tradicionais usando carvão como combustível. As células de combustível de óxido sólido também não emitem óxidos de enxofre e material particulado.
     
  2. O projeto modular traz escalabilidade: as células de combustível individuais são empacotadas juntas para formar uma pilha. Essas pilhas são combinadas com outros equipamentos para formar módulos. Esses módulos individuais de geração de energia podem ser combinados para formar o sistema de energia de célula de combustível. Você pode adicionar mais módulos de célula de combustível ao sistema geral conforme você precisar. Isso fornece flexibilidade financeira para o usuário alinhar os investimentos de geração de energia com as necessidades de negócios.

Microgrids e células de combustível para dispositivos de armazenamento de energia , nosso futuro energético inclui um conjunto diversificado de tecnologias e combustíveis, e a Cummins está empenhada em inovar e fornecer uma variedade de soluções de energia para atender a essas diversas necessidades dos clientes.

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Referências:

1 Smithsonian National Air and Space Museum. (s.d.). Apollo para a lua, sobre a espaçonave [página da Web]. Recuperado do https://airandspace.si.edu/
2 departamento de energia dos EUA, escritório de eficiência energética e energias renováveis. (s.d.). Comparação de tecnologias de célula de combustível [tabela]. Recuperado do https://www.energy.gov/

 

Aytek Yuksel - Cummins Inc

Aytek Yuksel

Aytek Yuksel é líder em marketing de conteúdo da Cummins Inc., com foco em mercados de sistemas de energia. A aytek ingressou na empresa em 2008. Desde então, ele trabalhou em várias funções de marketing e agora traz os aprendizados de nossos principais mercados, desde os mercados industriais até os residenciais. Aytek vive em Minneapolis, Minnesota, com sua esposa e dois filhos.

Helping customers power through hurricane season

Generator preparation for hurricane season

This article was authored by Jared Godwin, Cummins dealer at Lawson & Lawson Electrical Services

Years ago, the electrical contractor I work for, Lawson & Lawson in Tallahassee, began selling home generators because we wanted to help our customers power through anything. This is Florida after all, and hurricanes are a constant risk. 

How Hurricanes Create Power Outages.

Year after year, we see the damage hurricanes cause. Some of the worst wreckage we've ever seen was in 2018 when we opened our Panama Beach office. Hurricane Michael, a category 5, had just hit nearby Mexico Beach.

Destructive storm wind and rain are hard on Florida’s trees, causing limbs to fall on power lines and leaving Floridians without power. Eventually my customers become tired of sitting in the heat and waiting for the power to be turned back on. So, they decide to get a Cummins QuietConnect™ standby generator for their homes. The most common phrase I hear from them is, “I just can’t go another year.”

The Importance of Ordering a Generator Early.

If you're interested in a home standby generator, don't wait. Schedule an appointment with your authorized Cummins dealer as soon as possible. Here in Tallahassee, it takes a month to get a permit and up to another two weeks to schedule and install the generator.

Six weeks on the high side is not a big deal for somebody who has already made the decision. But for someone panicked because they see a hurricane out in the Gulf, there's simply not enough time before the storm makes landfall.

In other areas of the country, permitting times may vary, so it is always best to be prepared. You can find a local Cummins dealer or schedule a free in-home assessment through the Cummins website to get started.

Why We Sell Cummins Generators.

The answer is simple. The Cummins makes quality products and stands behind them. We know if there's an issue, Cummins is going to work with us to quickly resolve it. That keeps our customers happy and gives us the confidence to recommend its whole-home generators.

When we install our Cummins QuietConnect standby generators, we work with a lot of gas contractors. As they connect their gas lines to the generators, they see just how well they work and are impressed. So, we also get a lot of referrals through them.

Creating a good customer relationship is important to us. I give my customers my mobile phone number and answer texts 24/7 throughout the installation process. This gives them the peace of mind of knowing they are going to be taken care of by me and by Cummins.

At the end of the day, when you sell a good product and do a good deed, it gets around. If you’re interested in becoming a Cummins dealer like Lawson & Lawson, check out the benefits of partnering with Cummins!

Cummins Office Building

Cummins Inc.

A Cummins é líder mundial em energia que projeta, fabrica, vende e comercializa motores diesel e de combustível alternativo de 2,8 a 95 litros, grupos geradores elétricos movidos a diesel e alternativos de 2,5 a 3, 500 kW, bem como componentes e tecnologia relacionados. A Cummins atende a seus clientes por meio de sua rede de 600 instalações de distribuidores independentes e de propriedade da empresa e mais de 7, 200 locais de revendedores em mais de 190 países e territórios.

Qual é o verdadeiro custo de uma queda de energia sem um gerador residencial da Cummins?

Home during power outage

Interrupções de energia a longo prazo podem ser inconvenientes e onerosas, interrompendo o conforto e a segurança de sua família. Embora cada queda de energia seja diferente para cada proprietário, os custos podem somar a uma quantidade surpreendentemente grande. Além disso, se você trabalha em casa ou tem um negócio doméstico, além de quaisquer danos físicos, você pode ter que suportar o custo do trabalho perdido, produtividade ou salários.

Antes de investir em um Cummins QuietConnect™ gerador de reserva para casa , primeiro, considere o custo de passar por uma grande queda de energia sem um. Em seguida, compare esse custo com o preço de um gerador de reserva da Cummins. Você pode obter uma estimativa de um gerador de casa inteira ao encontrar um revendedor com nossa ferramenta localizador de revendedores ou ao solicitar um de avaliação em casa.

Quer as suas quedas de energia sejam causadas por condições meteorológicas severas, uma rede de alimentação de energia envelhecida ou quedas no rolamento, aqui estão alguns dos sucessos financeiros que sua família pode ter que absorver:

  • Porão inundado-se a eletricidade for para fora e suas bombas de depósito pararem de funcionar, você pode acabar com danos causados pela água em seu porão. De acordo com homeadvisor.com, o custo médio para limpar um porão alagado pode variar entre $500 e um colossal US $85, 000.
  • Remediação do molde-suportar algumas inundações significa que você provavelmente precisará ter porções de sua casa tratadas para evitar mofo tóxico. Os especialistas da bobvila.com dizem o custo médio da remediação do molde é de US $2,214 .
  • Deterioração do alimento-se a energia ficar de fora por tempo suficiente, a comida em seus frigoríficos e congeladores será estragando. Forbes.com diz que muitas companhias de seguros pagarão até $500 dólares em de deterioração de alimentos, mas somente se a causa da queda de energia estiver coberta por sua apólice. Se você tem um freezer profundo cheio de carne, os custos podem ser ainda mais.
  • Tubos estourados ou congelados – a perda de potência durante os meses de inverno traz riscos adicionais. De acordo com relatórios do consumidor, o custo para reparar o estouro ou tubos congelados pode facilmente exceder US $5, 000.
  • Estadias no Hotel-se sua casa se tornar inabitável durante uma queda de energia, sua família pode precisar procurar abrigo alternativo. Statista, que rastreia os preços dos hotéis, diz a média de permanência noturna custa $90.92 . Adicione as despesas de viagem e refeições para fora e o número começa a subir rapidamente.

Há custos adicionais a serem considerados, bem como não todos financeiros. Por exemplo, há o impacto para sua saúde se você usar dispositivos médicos domésticos e a inconveniência de ter sua vida virada de cabeça para baixo durante a queda de energia.

Com as quedas de energia se tornando cada vez mais comuns, é fácil ver como os custos financeiros e de qualidade de vida ocultos aumentam, colocando o custo de um gerador de reserva residencial da Cummins QuietConnect em perspectiva.

Para encontrar um revendedor para ajudá-lo a estimar o investimento necessário para seu próprio gerador residencial, acesse nosso localizador de revendedores de geradores domésticos, o MAP .

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A Cummins é líder mundial em energia que projeta, fabrica, vende e comercializa motores diesel e de combustível alternativo de 2,8 a 95 litros, grupos geradores elétricos movidos a diesel e alternativos de 2,5 a 3, 500 kW, bem como componentes e tecnologia relacionados. A Cummins atende a seus clientes por meio de sua rede de 600 instalações de distribuidores independentes e de propriedade da empresa e mais de 7, 200 locais de revendedores em mais de 190 países e territórios.

Assista agora: O que os Engenheiros de Especificação de Consultoria precisam hoje

Wissam Balashe with the Editor in Chief, CSE Magazine - Amara Rozgus

Assista ao diretor de negócios da Cummins para soluções de gestão de energia, a entrevista de wissam Balashe com o editor-chefe da CSE Magazine-Amara Rozgus aqui. Nesta conversa perspicaz, Balashe discute o que a Consulting-especificando do Engineer (CSE) está solicitando aos fabricantes de OEM durante o projeto de soluções de energia. Ele falou em profundidade sobre o trabalho realizado pela geração de energia da Cummins para atender a essas necessidades.

Ele ainda fala sobre a mudança para uma abordagem de solução de potência integrada e as considerações que os engenheiros elétricos devem tomar ao projetar ou adaptar os sistemas de controles existentes. Ele usou seu conhecimento do setor para discutir os passos que o CSE pode tomar para acompanhar as tecnologias emergentes no setor dinâmico de geração de energia.

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Wissam Balshe

Wissam Balshe

Wissam Balshe está no setor de sistemas de alimentação elétrica desde 2002 e se juntou à Cummins em 2007. Ele liderou a equipe de engenharia de aplicações da América do Norte (2007-2010), em seguida, liderou os esforços estratégicos de desenvolvimento de negócios para o negócio de soluções de energia (2011-2015), com foco em aplicações de geração distribuída e micro rede elétrica. Ele se juntou à equipe de vendas da América do Norte Power Gen Gerenciando o território Rocky Mountain por um breve período em 2016 antes de ingressar na equipe do segmento de marketing como diretor do segmento de missão crítica. A wissam atualmente lidera a Global Systems & Controls Business da unidade de negócios de sistemas de alimentação elétrica.

Wissam representou a Cummins em vários comitês de códigos e normas (IEE1547, CSA282, NEMA MG1) e associações de comércio (vice-presidente da Associação CHP dos EUA em 2012-2013). Ele defende ativamente os incentivos de geração distribuída nos níveis federal e estadual e a Diretoria de várias organizações comunitárias em Minnesota (fora da Cummins).

Wissam tem Bacharelado em engenharia elétrica pela University of Minnesota e MBA executivo pela Indiana University.

Você deve escolher um gerador de reserva residencial completa ou portátil?

Com o aumento da frequência de eventos climáticos severos, você pode considerar um gerador de reserva residencial. De que tipo é melhor para proteger sua família durante interrupções relacionadas com o clima? A resposta: depende.

Os geradores de reserva para casa da Cummins e geradores portáteis têm vantagens diferentes. Para ajudá-lo a decidir qual é o ideal para você, aqui estão quatro coisas a serem consideradas:

Poder tudo ou apenas alguns fundamentos?

Se você quer abastecer sua casa inteira e continuar como se nada tivesse acontecido fora, em seguida, um Cummins QuietConnect™ gerador de reserva é o caminho a seguir. Este gerador permanentemente instalado será forte o suficiente para rodar todos ou quase todos os dispositivos em sua casa. Com um gerador portátil , você terá que dimensionar o grupo gerador para alimentar apenas alguns dispositivos essenciais.

Qual é o seu orçamento?

Os geradores de reserva são mais potentes, mais duradouros e menos trabalho para uso, mas também são mais caros. As portáveis são mais acessíveis porque são menos potentes e mais trabalhosos para uso.

Instalação ou portabilidade permanentes?

Uma das vantagens dos portáteis é que você pode usá-los para mais do que apenas alimentar os itens essenciais em sua casa. Você pode levá-los com você em acampamentos, portas traseiras ou ferramentas elétricas em locais de trabalho. Os geradores de reserva são instalados permanentemente em sua casa.

Quanto trabalho você quer fazer?

Com um gerador de reserva, muitas vezes você não precisa levantar um dedo. Uma chave de transferência automática é parte da instalação. Em uma queda de energia, a chave detectará automaticamente a queda de energia, desconecta sua casa da linha de serviço público e a conecta ao gerador. Depois que o serviço elétrico for restaurado, ele reverterá o processo.

Com um gerador portátil, você tem que obtê-lo fora de armazenamento, roda-lo uma distância segura da casa, preenchê-lo com combustível, iniciá-lo e, em seguida, executar um cabo de alimentação a partir dele para a casa... muitas vezes com mau tempo. Se a sua interrupção durar muito tempo, você terá que reabastecer periodicamente. Em seguida, após a interrupção, você tem que desconectá-lo de seus aparelhos, drenar o combustível e roda-lo de volta ao armazenamento.

Existem outras diferenças a serem consideradas antes de comprar um gerador residencial para reserva ou portátil. Seu revendedor amigável da Cummins ficará feliz em passar por todos eles com você.

Para se conectar a um revendedor autorizado da Cummins, visite nossa página "Find a dealer" . Você também pode usar nossa calculadora de dimensionamento de geradores para obter uma estimativa aproximada de quanta energia você precisa.

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A Cummins é líder mundial em energia que projeta, fabrica, vende e comercializa motores diesel e de combustível alternativo de 2,8 a 95 litros, grupos geradores elétricos movidos a diesel e alternativos de 2,5 a 3, 500 kW, bem como componentes e tecnologia relacionados. A Cummins atende a seus clientes por meio de sua rede de 600 instalações de distribuidores independentes e de propriedade da empresa e mais de 7, 200 locais de revendedores em mais de 190 países e territórios.

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